氦气知识普及-道格气体

2021-04-17 10:35:51 王经理

氦是什么

  是一种稀有而惰性的化学元素,元素符号为He,英文名称为Helium,原子数为2,分子量(相对原子质量)为4.002602,是元素周期表中排序第二的元素。分子量并非绝对质量,分子量为1.00794的氢原子(H)实际质量仅为1.674x10-27千克,氢是已知最轻的化学元素,氦则是已知第二轻的化学元素,氦原子(He)的实际质量为0.664x10-26千克。氦元素在标准大气压和一般地表温度环境下多为气态形式,而在-269℃条件下可得到液态氦。氦气即为单一氦原子构成的气体分子(氢气则是由两个氢原子构成气体分子,即H2)。
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氦的发现

  氦元素最早是在1868年被天文学家皮埃尔·朱尔斯·詹森和诺曼·洛克耶发现并命名而非化学家或物理学家,因为发现氦的途径是通过利用光谱仪观测太阳实现的,也由此为该元素取名Helium”,词源就来自于希腊神话中的太阳神赫利俄斯Helios)。氦元素被发现时被认定为是一种存在于太阳上的新元素,但发现者并不知道氦到底是什么物质。通过光谱仪观测到的氦就是一条明亮的黄色光线,其波长区别于已知的其它任何元素。1882年之后,氦在地球上存在的证据被陆续发现,1908年,氦元素被荷兰物理学家卡美林·奥涅斯首次液化提取,1934年,前苏联科学家卡比查发明了可以提炼液氦的液氦机。氦元素被发现广泛存在于地球上,包括大气源、壳源和幔源三类氦元素的来源,大气源氦气少量溶解于降水中,壳源氦气主要来自铀、钍的放射性衰变,幔源氦则来自岩浆活动。

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氦的应用与发展

   伴随科技发展,氦提炼技术日趋成熟,世界各国对氦的需求逐年增长。氦被广泛用于航天、电子、机械、冶炼、超导、人造空气甚至核工业领域。由于氦资源的提炼技术仅被少数国家掌握,且以美国主导的国际液氦市场将液氦标定为战略储备资源,并限制液氦的本国提炼产量、出口量,这促使国际液氦价格始终维持高位。日常生活中较常见的氦气用途是氦气球或氦气空飘,大型飞艇也使用氦气作为漂浮气,充满氦气的气球会自动上升,因为氦气比空气轻的多。而不常见却经常接触的氦气用途则是半导体生产和电子元器件加工,我们日常使用的手机、电脑、复杂机械的精密部件制造过程都要用到氦气。因为氦气的稳定性高,也常被用于填充安全气囊和飞机轮胎、给火箭液体燃料增压、精密焊接保护气等领域。液氦(-269℃)还被广泛应用于各类超低温研究,例如超导磁体(核磁成像)、低温作业领域。

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氦的研究

   对氦元素的研究并无止境,由于最早发现并推广应用氦资源,欧美发达国家始终处在氦研究领域的前沿。氦的研究包括来源性(成因与成藏性)、提取、储存、运输、应用、回收、流失等多个方面,氦的来源研究帮助人类了解氦资源在地球上及外太空的分布及存在形式和储量,氦的提取研究为提出高效、安全、可操作的多纯度氦气提炼技术服务,氦的储存及运输技术研究则为氦气大量推广应用提供前提准备,氦的应用研究最为广泛,除已知已推广的测漏、超导、保护气、热或冷介质、压力推进、漂浮等领域外,回旋加速器同步加速器超导磁体电储存系统、磁体流推进系统、航空高速风洞系统、原子核反应堆温控系统等领域的氦研究仍在深入。回收与流失研究则关注地球氦资源的有限性和外太空氦资源回收的可操作性。

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